[sfv-rundmail] 4.10.03
Blackout - Versorgungssicher mit Erneuerbaren Energien?
Was wir aus den Stromausfällen in USA, Großbritannien,
Skandinavien und Italien für die Zukunft der Erneuerbaren
Energien lernen können
Von Wolf von Fabeck
Es darf doch nicht wahr sein: Ein Baum fällt in der Schweiz
auf eine Hochspannungsleitung und in der Folge ist ganz
Italien ohne Strom!
Versorgungssicherheit wird zum öffentlichen Thema. Die
deutschen Stromversorger machten unmittelbar nach dem
italienischen Blackout darauf aufmerksam, dass für
Deutschland keine Gefahr bestanden hätte, dass aber in
zehn Jahren 40.000 MW Kraftwerkskapazität ERNEUERT
werden müssten. Sie suggerieren damit, dass nur mit der
bisherigen Kraftwerksstruktur die Versorgungssicherheit
erhalten werden könne. Hier müssen wir Freunde der
Erneuerbaren rasch antworten.
** Versorgungssicherheit - mit Erneuerbaren Energien?
Wie mag es wohl um die Sicherheit der Stromversorgung
bestellt sein, wenn später einmal wetterabhängige Wind-
und Solaranlagen die Stromversorgung übernehmen, fragen
uns nun selbst Freunde der Erneuerbaren Energien.
Werden wir dann vielleicht alle paar Wochen im Dunkeln
sitzen? Um diese Frage kompetent beantworten zu können,
müssen wir uns zunächst einmal mit den Ursachen für
die
Zusammenbrüche befassen und dann überzeugend darstellen,
ob und wie diese Ursachen bei einer zukünftigen
Stromversorgung aus Erneuerbaren Energien vermieden werden
können.
** Wie kommt es zu einem landesweiten Blackout?
Wichtig für das Verständnis ist folgende Grundtatsache:
Aus physikalischen Gründen können die Verbraucher insgesamt
nicht mehr Strom verbrauchen als jeweils im gleichen
Augenblick in allen Kraftwerken insgesamt erzeugt wird.
Versuchen sie es trotzdem, geht die Spannung im Netz
herunter, die Elektrogeräte verbrauchen infolgedessen
weniger Strom (der Verbraucher merkt es bisweilen an einem
Nachlassen der elektrischen Beleuchtung) und es entsteht
ein neues Gleichgewicht zwischen dem zwangsweise unmerklich
verminderten Stromverbrauch und der vorher nicht ganz
ausreichenden Stromerzeugung.
In geringen Grenzen kommen solche kleinen Spannungsänderungen
ständig vor und werden möglichst rasch durch eine Erhöhung
oder Verringerung der Erzeugerleistung wieder ausgeglichen.
Erst wenn die Erzeugerleistung so weit abnimmt, dass
bestimmte Spannungswerte im Netz unterschritten werden, kann
es dramatisch werden. Nehmen wir also an, dass plötzlich und
unvorhergesehen eine Übertragungsleitung unterbrochen wird,
über welche Importstrom in ein Land fließt, dessen eigene
Kraftwerkskapazität im Moment des Unfalls nicht ganz ausreicht.
Die zweckmäßigste Reaktion wäre hier ein Abschalten
aller
nicht-lebenswichtigen Elektrogeräte. Es ließen sich durchaus
Automaten einbauen, die dies automatisch auf ein geeignetes
Rundsteuersignal hin durchführen würden, doch diese Lösung
ist nicht vorgesehen. Die Stromwirtschaft wirbt ja sogar im
Gegenteil damit, dass sie IMMER die benötigte elektrische
Leistung zur Verfügung stellen wird.
So entsteht also plötzlich durch den Ausfall des Importstroms
ein heftiges Defizit im Stromangebot gegenüber der Nachfrage.
Dieses Defizit führt nun aber nicht im ganzen Land - wie
weiter oben beschrieben - zum schlagartigen Absinken der
Spannung etwa auf die Hälfte oder so, also auf ein neues
Gleichgewicht zwischen Stromangebot und Stromnachfrage. Ein
solches Gleichgewicht wäre zwar theoretisch möglich und auch
technisch verwirklichbar, doch tolerieren die Verbraucher
keine dunkelgelb glimmende Beleuchtungskörper, hängenbleibende
Bohrmachinen und andere Unerträglichkeiten, wie sie in Kriegs-
und Katastrophenfällen an der Tagesordnung waren und sind.
Es kann dabei ja sogar zu Defekten an einigen Geräten kommen.
Deshalb wird nach der geltenden Sicherheitsphilosophie lieber
eine "saubere" Abschaltung vorgenommen.
Zunächst aber noch eine Überraschung: Obwohl sich elektrischer
Strom fast mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet, nimmt das
Stromangebot nicht schlagartig im ganzen Land ab; es wird
also nicht sofort dunkel.
Diese kurze Gnadenfrist wird durch die MOMENTANRESERVE
ermöglicht, die aus den Schwungmassen der rotierenden
Generatoren in den großen Kraftwerken stammt. Wenn den
rotierenden Generatoren mehr elektrische Energie entnommen
wird, als ihnen an Antriebsenergie zugeführt wird, nutzen sie
ihren "Schwung" (gespeicherte kinetische Energie) aus, der in
zusätzliche elektrische Energie umgewandelt wird. Sie können
also für Sekunden eine höhere elektrische Leistung abgeben
als ihre Dauerleistung. Natürlich werden sie dabei langsamer
und damit sinkt auch die Frequenz. Dies ist das auffälligste
Alarmsignal und deutet daraufhin, dass eine Trennung des
Netzes vom großen Europäischen Verbundnetz stattgefunden
hat,
dessen Frequenz sich nur bei einem gesamteuropäischen Blackout
ändern würde.
Jetzt bleiben nur noch Sekunden für eine gezielte Gegenreaktion.
Nach einem Alarmplan muss vollautomatisch die SEKUNDENRESERVE
mobilisiert werden:
- Ein oder mehrere Dampfkraftwerke stehen bereit, deren
Heizkessel mit Nennleistung betrieben wird, deren
Generatoren aber nicht die volle Dampfleistung zugeführt
wird. Diese Kraftwerke werden absichtlich "angedrosselt"
betrieben. Ihre Drosselung wird jetzt blitzschnell
geöffnet und die Generatoren erhalten die volle
Dampfleistung.
- Gleichzeitig öffnen sich die Schieber der riesigen
Pumpspeicherkraftwerke, deren obere Becken natürlich
gefüllt sein müssen. Jetzt rauschen große
Wassermengen
durch die Fallrohre und treiben dort die Turbinen
an,
deren Generatoren nun ebenfalls das Stromangebot
ausgleichen.
So wird Zeit gewonnen, in der eines oder mehrere der bisher
nicht benötigten Mittellastkraftwerke angeheizt werden können,
und in der auf jeden Fall die defekte Hochspannungsleitung
repariert werden muss.
Wenn aber die hier geschilderte Vorsorge nicht getroffen
wurde, hilft nur noch die Zwangsabschaltung einer angemessenen
Zahl von Verbrauchern, möglicherweise einer ganzen Provinz,
um den weiteren Rückgang von Spannung und Frequenz sowie den
landesweiten Blackout zu verhindern.
Doch offenbar ist man darauf nicht vorbereitet gewesen.
So bleiben nur noch die automatischen Sicherungssysteme der
Kraftwerke des Landes, die jetzt eine "Entscheidung" treffen.
Um eine Überlastung ihrer Generatoren und ihre Zerstörung
zu
vermeiden, trennen sie, wenn Spannung und Frequenz einen
zugelassenen Mindestwert unterschreiten, das ganze Kraftwerk
vom Netz und stellen die weitere Brennstoffzufuhr ab.
Der ungenutzte Kesseldruck entweicht zischend als Dampfwolke
durch die Sicherheitsventile und das Kraftwerkspersonal ahnt,
dass in den nächsten Stunden oder Tagen eine Menge Arbeit zum
Wiederanfahren der Anlage bevorsteht.
** Der Dominoeffekt
Wenn das erste Kraftwerk automatisch vom Netz gegangen ist,
wird nun das Ungleichgewicht zwischen Stromangebot und
Stromnachfrage noch schlimmer, ist der landesweite
Zusammenbruch nicht mehr aufzuhalten. Landesweit sinken
Spannung und Frequenz noch schneller ab und immer mehr
Kraftwerke gehen vom Netz. Wie bei dem Spiel mit den
senkrecht stehenden Dominosteinen reißt der erste umkippende
Stein alle anderen mit.
Ein rasches Wiedereinschalten der Kraftwerke nach der
erfolgten Reparatur des auslösenden Leitungsdefekts
ist
zunächst ausgeschlossen, weil die überwiegende
Mehrheit
der Stromverbraucher ihre Elektrogeräte nicht ausschaltet
und jedem Kraftwerk, welches alleine den Versuch eines
Neustarts wagen würde, eine Vielzahl energiehungriger
Verbraucher gegenübersteht, deren Bedarf es nicht
einmal
annähernd befriedigen kann. Das Wiedereinschalten
ist
deshalb nur netzabschnittsweise nach einem genauen Plan
möglich und kann sich über Stunden hinziehen.
Im ganzen Land gehen also für viele Stunden die Lichter aus,
Fahrstühle und Untergrundbahnen bleiben in ihren Schächten
stecken, die Wasserversorgung bricht zusammen, weil die
Pumpen nicht mehr arbeiten. In technischer Hinsicht bricht
finsteres Mittelalter herein, ohne dass jemand darauf
vorbereitet ist.
** Die Schuldfrage
Und nun wird die Frage nach der Verantwortung gestellt.
Technisches oder menschliches Versagen? Wer ist Schuld, wer
hätte den Blackout verhindern können?
Wenn ein Orkan einen Baum auf eine Hochspannungsleitung
schleudert und sie damit zerstört, so sieht dies zunächst
aus
wie "höhere Gewalt" und vermittelt den Eindruck, als gäbe
es
keinen Schuldigen, doch greift dieser Erklärungsversuch zu
kurz.
Die Vorgänge, die zum landesweiten Blackout führen, wurden
vorher absichtlich etwas ausführlicher dargestellt, damit ein
Eindruck von der Komplexität entsteht, ein Eindruck davon,
wie viele Dinge zusammen kommen müssen, damit ein Blackout
NICHT geschieht.
Die Schuld besteht also nicht in einem fehlerhaften Tun,
sondern sie liegt in einem Bündel von Unterlassungen. Die
Suche nach einem Schuldigen ist deshalb nicht einfach und sie
führt uns einige Jahre in die Vergangenheit.
** Verantwortung liegt beim Netzbetreiber
Der erste Anstoß für einen Blackout kann sowohl in einem
plötzlich versagenden Kraftwerk, er kann aber auch in einem
Ausfall des Stromnetzes liegen. Die rasche Ausbreitung des
Schadens nach dem Dominoeffekt jedoch kann nur der
verantwortliche Netzbetreiber verhindern.
Anstoß und Ursache sind hier zu unterscheiden: Die tiefere
Ursache für die landesweite Ausbreitung des Blackouts liegt
nicht an den Kraftwerken oder an dem umstürzenden Baum,
sondern an mangelnder Vorsorge durch die
Übertragungsnetzbetreiber.
Geht man den Dingen dann noch weiter auf den Grund, stellt
man fest, dass der Fehler in einer Energiepolitik liegt, die
ihre Verantwortung nicht mehr erkennt, geschweige sie
wahrnimmt.
** Die Energiepolitik nimmt ihre Verantwortung nicht wahr.
Wir kommen hier zu einem strukturellen Problem. Stichworte
sind: Zentralisierung, Privatisierung, Verlust der
staatlichen Kontrolle, Irrglaube an die alles regelnde
Kraft des freien Marktes.
Beschränken wir uns in dieser Angelegenheit einmal auf die
Verhältnisse in Deutschland.
Das noch bis November 1997 geltende Energiewirtschaftsgesetz
aus dem Jahr 1935 enthielt in § 13 die Bestimmung:
"Der Reichswirtschaftsminister erläßt Vorschriften
und
Anordnungen über die technische Beschaffenheit, die
Betriebssicherheit, die Installation von Energieanlagen
(...) sowie deren Überwachung".
Im Überschwang der Liberalisierung wurde dieser Passus 1997
ersatzlos gestrichen. Im Energiewirtschaftsgesetz vom
28.11.97 fehlt die Ermächtigung für den Erlass von
Vorschriften zur Netz-Sicherheit und ihrer Überwachung.
Auch gibt es keine Behörde zur Überwachung der Stromnetze
mehr. Der Glaube an die alles regelnden Kräfte des freien
Marktes hat damals dem Gesetzgeber die Hand geführt. Er
hat übersehen, dass im Bereich der Stromnetze kein freier
Markt existiert.
Der eigentliche Disziplinierungsmechanismus, der
Unternehmer zur Qualitätssicherung zwingt, ist der
Wettbewerb. Wer keine Qualität anbietet, verliert
seine Kunden. Wettbewerb ist aber durch die das
Quasi-Monopol der Netzbetreiber, d.h. durch die
praktische Unmöglichkeit, Parallelnetze in einem
fremden Versorgungsgebiet zu errichten,
ausgeschaltet.
Die Netzbetreiber handeln somit nur noch nach ihrem
Eigeninteresse und dieses wird ausschließlich von
finanziellen Abwägungen bestimmt; Erwägungen zum
Gemeinwohl spielen da keine Rolle.
Fragen wir also - ganz im Sinne dieser Abwägung von Kosten
und Nutzen: Was riskiert eigentlich ein Netzbetreiber, der es
unterlässt, sein Stromnetz so sicher, wie nach dem
technischen Wissenstand möglich, auszugestalten und zu
betreiben, der es also fahrlässig so betreibt, dass es
durch einen umfallenden Baum zusammenbrechen kann?
1. Die Kunden können ihn nicht verlassen.
2. Eine strafrechtliche Verfolgung entfällt, solange nicht
ein Verstoß gegen die Mindestvorschriften zur Einhaltung der
elektrischen Sicherheit nachgewiesen werden kann - und diese
wurden vermutlich nicht verletzt.
3. Eine zivilrechtliche Inanspruchnahme des Netzbetreibers
durch die Menge der Geschädigten ist nur noch in Spuren
möglich. Die Haftpflicht der Stromnetzbetreiber gegenüber
dem
Stromkunden bei Stromausfall ist nämlich durch Gesetz bzw.
Verordnung auf ein lächerliches Mindestmaß beschränkt.
Die Verordnung über Allgemeine Bedingungen für
die
Elektrizitätsversorgung von Tarifkunden (AVBEltV)
vom
21.06.79 bestimmt in § 6 unter der Überschrift
"Haftung bei
Versorgungsstörungen" unter anderem:
"Bei grobfahrlässig verursachten Sach- und Vermögensschäden
ist die Haftung des EVU gegenüber seinen Tarifkunden
auf
5000 DM begrenzt. Die Haftung für Sach- und Vermögensschäden
ist je Schadensereignis insgesamt begrenzt auf 20.000.000
DM
bei einer Versorgung von mehr als einer Million Abnehmer."
10 EUR (20 DM) pro Kunde ist also das ganze Risiko, welches
ein Netzbetreiber eingeht, der grob fahrlässig sein Netz
nicht redundant auslegt (also keine Ersatzleitung vorsieht),
die billigste Lösung für die Trassenführung (Freileitung
statt Erdkabel) wählt, keinen Alarmplan zum Abschalten von
Teilnetzen ausgearbeitet hat, nicht dafür sorgt, dass seine
Pumpspeicherkraftwerke gefüllt sind.
Die Folgen solcher Milde sind absehbar...
Seit der Liberalisierung des deutschen Strommarktes 1997
häufen sich die Tagungen der Stromwirtschaft, in denen
Kaufleute und Techniker sich gegenseitig darüber informieren,
wie man beim Ausbau und bei der Unterhaltung der Stromnetze
noch mehr Geld sparen kann. Beim SFV gehen mehrmals jährlich
Einladungen zu solchen Veranstaltungen ein.
Es besteht die Gefahr, dass das deutsche Stromnetz - einmal
eines der zuverlässigsten der Welt - sich langsam aber stetig
in ein Netz verwandelt, das nur noch bei "Schönwetter"
funktionieren kann. (Doch hat dies nichts mit den Erneuerbaren
Energien zu tun.)
Wichtiges Ziel der Energiepolitik muss deshalb die
Wiedereinführung einer strengen staatlichen Kontrolle sein.
Eine fachlich kompetente Netzaufsicht muss Mindestforderungen
an die Sicherheit der Stromnetze ausarbeiten, durchsetzen und
kontrollieren. Dies muss unabhängig davon geschehen, ob der
zukünftige Kraftwerkspark konventionell oder regenerativ sein
wird. Auch jetzt schon, bei Kohle- und Atomstrom, wollen wir
nicht plötzlich im Fahrstuhl stecken bleiben.
** Schlussfolgerung und Zusammenfassung
Aus den vorangegangenen Überlegungen lassen sich einige
beruhigende Erkenntnisse zur zukünftigen Energiewende
herleiten:
Der Zusammenbruch der Netze war in keinem der bekanntgewordenen
Fälle auf ein Versagen von Anlagen zur Nutzung der Erneuerbaren
Energien zurückzuführen, sondern auf ein Versagen im
Verantwortungsbereich der Übertragungsnetzbetreiber.
Wind- Wasserkraft- und Biomasseanlagen arbeiten mit
rotierenden Massen; sie bieten deshalb genauso wie die
Synchrongeneratoren der Großkraftwerke im Bedarfsfall eine
Momentanreserve an. Diese ist bei Windanlagen wegen des
großen Trägheitsradius ihrer Flügel sogar besonders
hoch.
Wind- und Solarstromanlagen bekommen keine Kühlungsprobleme,
wie sie im vergangenen Sommer bei fossilen und atomaren
Großkraftwerken an den zum Rinnsaal eingetrockneten Flüssen
auftraten.
Die landesweite Verteilung von Anlagen der Erneuerbaren
Energien stellt einen weiteren Vorteil dar. Der oben
geschilderte Dominoeffekt kann nur dann auftreten, wenn in
einem Netzgebiet mehr Strom verlangt wird als gleichzeitig
zur Verfügung gestellt werden kann. Je ausgewogener also
das lokale Verhältnis zwischen Stromverbrauchern und
Stromerzeugern ist, desto leichter ist es schaltungstechnisch,
im Katastrophenfall das Verbundnetz in unabhängig voneinander
reagierende selbständige Teilnetze aufzutrennen, und so den
Totalausfall zumindest räumlich einzugrenzen.
Dies spricht besonders für den Ausbau der Solarenergie auf
den Dächern der Ballungszentren und für einen Ausbau der
Windenergie auch im küstenfernen Binnenland.
Die Aufteilung der Leistung in viele kleine Anlagen der
Erneuerbaren Energien stellt ebenfalls einen Vorteil dar.
Der unvorhergesehene Ausfall einer kleinen Stromerzeugungs-
einheit, kann viel leichter ausgeregelt werden als der
unvorhergesehene Ausfall eines großen konventionellen
Kraftwerks. Eine Vielzahl kleiner, anstelle weniger großer
Anlagen, erhöht die Versorgungssicherheit.
Die Frage, wie eine Stromversorgung ohne konventionelle
Kraftwerke aufrecht erhalten werden kann, wenn die Sonne
nicht scheint und der Wind nicht weht, wird in dem folgenden
Artikel ausführlicher behandelt. Hier nur soviel: Je höher
der Anteil an rasch regelbaren und zuschaltbaren
Stromerzeugungseinheiten ist, desto leichter kann der
verantwortliche Netzbetreiber ein Defizit im Stromangebot
durch Abruf von Reserveleistung ausgleichen.
Hieraus ergibt sich die Forderung nach einem höheren
Anteil von Speicherkraftwerken und regelbaren
Biomassekraftwerken. Die Notwendigkeit einer besseren
Einspeisevergütung für Strom aus Biomasse wird hier deutlich.
Mit einer über das ganze Land gut verteilten großen Zahl
Stromerzeugungsanlagen der Erneuerbaren Energien bei einem
hohen Anteil regelbarer Biomassekraftwerke sind wir demnach
auf dem richtigen Weg.
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Gesonderter Hinweis
Wer privat auf eine sichere Stromversorgung Wert legt, sollte den
Beteuerungen, dass ein Blackout bei uns nicht vorkommen könne,
keinen
Glauben schenken. Die sicherste Art und Weise, wie er sich schützen
kann,
ist die Anschaffung einer eigenen PV-Anlage mit Inselbetriebsfähigkeit.
Das
bedeutet, die Anlage trennt bei einem Netzausfall das Hausnetz vom
Versorgungsnetz und setzt die Stromversorgung des Hauses automatisch
fort.
Natürlich sind solche Solarstromanlagen, die sich auf Notstromversorgung
umschalten lassen, teurer als normale netzgekoppelte PV-Anlagen. Doch
Sicherheit hat nun einmal ihren Preis.
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